3-4泵效分析与计算

采油工程1泵效分析与计算泵效油井日产液量与泵的理论排量的比值称为泵效。用公式表示为：一、影响泵效的因素1、地质因素2、设备因素3、工作方式的影响tQQ采油工程2(一)影响泵效的地质因素影响泵效的地质因素油井出砂气体的影响油井结蜡原油粘度高原油中含腐蚀性物质采油工程3(一)影响泵效的地质因素1.油井出砂：砂子磨损阀球、阀座、活塞及衬套等部件，导致泵效低。固定阀和游动阀砂卡或砂埋也影响泵效。2.气体的影响：气体影响的程度可以用充满系数β表示：PlVVPV——上冲程活塞让出容积；lV——每冲次吸入泵内的液体体积；采油工程4(一)影响泵效的地质因素泵的充满系数表示了泵在工作过程中被液体充满的程度，其值越高，泵效越高。泵的充满系数与泵内气液比和泵的结构有关。——余隙容积SV——活塞在上死点时泵内的液体体积lV——泵内气体的体积gV——泵内气液比lgVVR/——余隙容积比PSVVK/RKR11引入上述参数得：采油工程5(一)影响泵效的地质因素分析可以得到以下结论：（1）K值越小，β值就越大。而减小余隙容积和增大活塞冲程以增大Vp都可以减小K值。•因此在生产中应使用长冲程和在保证活塞不碰固定阀的前提下，应尽量减小防冲距以减小余隙。（2）R越小，β值就越大，因此为增加泵效，应尽量减少进泵的气体。RKR11采油工程6(一)影响泵效的地质因素3.油井结蜡：由于活塞上行时，泵内压力降低，在泵的入口处及泵内极易结蜡，使油流进泵阻力增大，影响泵效。4.原油粘度高：由于油稠，油流进泵阻力大，固定阀和游动阀不易打开和关闭，抽油杆下行阻力大，影响泵的冲程，降低泵的充满系数，使泵效降低。5.原油中含腐蚀性物质：如硫化物、酸性水,腐蚀泵的部件，引起漏失降低泵效。采油工程7(二)影响泵效的设备因素1.活塞的有效冲程：由于制成抽油杆和油管的材料具有弹性，而抽油机在工作过程中承受不对称的脉动载荷，有一部分载荷在上下冲程中，在杆柱和管柱间来回转移，从而引起杆柱和管柱伸长和缩短。采油工程8(1)静载荷作用下的柱塞冲程液柱载荷交替地由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱转移到油管，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。抽油杆柱和油管柱的自重伸长在泵工作的整个过程中是不变的，它们不会影响柱塞冲程。采油工程9)()11(trflptrLfLfLEgLfffELW冲程损失计算式：SSStrp)(柱塞冲程：冲程损失：tr抽油杆和油管弹性伸缩示意图上冲程（左）：载荷由从油管转移到抽油杆，抽油杆伸长，油管缩短。下冲程（右）：载荷由从抽油杆转移到油管，油管伸长，抽油杆缩短。Sp采油工程10(1)静载荷作用下的柱塞冲程多级抽油杆的冲程损失：结论：泵径越大，活塞截面积越大，冲程损失越大。冲程损失还与抽油杆柱长度成正比，抽油杆柱越长，冲程损失越大。)(1miriitflpfLfLEgLf采油工程11(2)考虑惯性载荷后柱塞冲程的计算当悬点上升到上死点时，抽油杆柱有向下的(负的)最大加速度和向上的最大惯性载荷，抽油杆在惯性载荷的作用下还会带着柱塞继续上行λ′。当悬点下行到下死点后，抽油杆的惯性力向下，使抽油杆柱伸长，柱塞又比静载变形时向下多移动一段距离λ″。i柱塞冲程增加量：采油工程12(2)考虑惯性载荷后柱塞冲程的计算根据虎克定律，惯性载荷引起的柱塞冲程增量为：上冲程：下冲程：)1(179022)1(17902222lrEfLSNWEfLIlrEfLSNWEfLIrrrrdrrrru)1(179022)1(17902222lrEfLSNWEfLIlrEfLSNWEfLIrrrrdrrrrd采油工程13(2)考虑惯性载荷后柱塞冲程的计算由于抽油杆柱上各点所承受的惯性力不同，计算中近似取其平均值，即：因此，考虑静载荷和惯性载荷后的柱塞冲程为：惯性载荷增加sp，同时Wmax增加，Wmin降低，杆受力条件变差。所以，不采用增加惯性载荷的方法增加sp，即不采用快抽。EfLSNWrri17902)17901(2EfLNWSSSrrip采油工程14(3)振动载荷对活塞冲程的影响理论分析和实验研究表明：抽油杆柱本身振动的位相在上、下冲程中几乎是对称的即如在上冲程末抽油杆柱伸长，则在下冲程末抽油杆柱缩短；反之亦然。采油工程15(二)影响泵效的设备因素2.泵的制造、安装质量的影响：例如球与球阀关闭不严，活塞与衬套间隙配合选择不适当等都会引起漏失影响泵效。采油工程16(三)工作方式的影响抽汲参数选择不合理也会降低泵效。例如参数太大，理论排量远远大于地层的供液能力，造成供液不足，液体充不满泵筒影响泵效。泵挂太深，使冲程损失过大降低泵效。考虑以上各种因素后的理论泵效为：BllBB1——考虑原油在地下和地面体积的差别的系数，为体积系数的倒数。采油工程17二、提高泵效的措施泵效的高低是反映抽油设备利用效率和管理水平的一个重要指标，在同样的理论排量下，泵效高，获得的产量就大。根据前述影响泵效的因素，可提出针对性的措施。（一）地层方面的措施（二）井筒方面措施（三）设备方面和管理方面的措施采油工程18(一)地层方面的措施1.对于注水开发的油田，加强注水，保持油层能量高，井中液面高，是保证油井高产量、高泵效生产的根本措施。井中液面高，沉没压力高，一方面增大了原油进泵的动力，另一方面，沉没压力高于饱和压力，可防止原油脱气，减轻气体影响，增大泵的充满系数。2.采取有效的防砂措施，减轻砂粒对泵的磨损，减轻漏失的影响。另外如果砂子在井中沉积，掩埋油层，会增大油流入井阻力降低液面，也会降低泵效。采油工程19(二)井筒方面的措施1.选择合理的工作方式选择抽汲参数组合的一般原则是：(1)对于粘度不太大的常规抽油机井应选用大冲程、小冲数和较小泵径，这样既可减小气体影响，又可减小悬点的交变载荷。(2)对于原油比较稠的井，一般选用大冲程、大泵经、小冲数，可以减小原油经过阀座孔的阻力和原油与杆柱与管柱之间的阻力。(3)对于连喷带抽的井，则采用大冲程、大冲数、大泵经，快速抽汲可增大对井的诱喷能力。采油工程20(二)井筒方面的措施2.确定合理的下泵深度和合理的沉没度下泵深度越小，冲程损失越小，泵效越高；而沉没度越大即下泵深度越大，泵吸入口处的沉没压力越高，气体影响越小。而能使乘积最大的下泵深度和沉没度，即是合理的下泵深度和合理的沉没度。3.使用油管锚减小冲程损失冲程损失是由静栽荷引起的油管柱弹性变形和抽油杆柱的弹性变形组成的，如果用油管锚或封隔器将油管下端固定，则可消除油管的弹性伸缩，减小冲程损失。同时还可消除由于内压引起的油管螺旋弯曲，减小冲程损失。采油工程21(二)井筒方面的措施4.采用井下油气分离和井口放套管气装置减轻气体影响要减轻气体影响，增大泵的充满系数，可采用增大泵的沉没度的方法，但增大沉没度必会增大下泵深度而增大冲程损失，所以对于高含气的抽油机井应选用的行之有效的措施是在泵的吸入口处安装井下油气分离装置，把自由气在进泵前分离出来，通过环形空间上升，只让液体进泵。套管中的气体利用井口放气流程，定时将其导入地面输油管线。采油工程22(三)设备和管理方面的措施1.改善泵的结构提高泵效如用在出砂井的防砂卡抽油泵，用在含气多的井中的环阀式防气抽油泵，用在稠油井中的液压反馈抽稠泵。2.改善泵的材料提高泵效采用耐磨材料加工成的泵可减轻砂磨引起的漏失，采用耐腐蚀的材料加工的泵防止泵受腐蚀引起的漏失和破坏。3.加强检泵作业质量防止漏失检泵中下油管时按要求上紧丝扣，防止油管漏影响泵效。防止泵和泄油器等的连接部位漏失等。